Ve škole jsem měl zadáno napsat seminární práci na téma Linux. Jelikož Linux používám (ač né stále) bylo mi toto téma blízké a jsem rád, že jsem se dozvěděl mnoho nového o tomto systému.

Za seminární práci i za pozdější úkol ve formě předělání seminárky do validního HTML jsem dostal plný počet bodů. Tuto seminární práci v HTML dávám k dispozici online – zde

Seminární práce na téma: GNU/Linux

Úvod

Většina lidí si pod pojmem operační systém představí Microsoft Windows (98,2000,XP, Vista…), případně DOS. Naštěstí jsou i lidé, kteří nejsou takovými laiky. Může se jim vybavit například Mac OS, ten má však na našem trhu zanedbatelný podíl, populárnější je např. v USA. Linux je další v poslední době se rozšiřující systém. V případě Linuxu (respektive GNU/Linux) se jedná jen jádro systému na kterém jsou postavené jednotlivé distribuce. A to ať už více, či méně známé (mezi méně známé distribuce se řadí například Xandros, linspire/freespire, danix mezi ty známější patří PCLinuxOS, Fedora, Mandriva, Slackware, Ubuntu, Debian anebo openSUSE, ve kterém pracuji i já). Pro některé lidi je slovo Linux spojeno s programátory sedících u počítače a koukáním do černé konzole bez náznaku jakéhokoliv grafického prostředí.

Pohled do historie

Unix byl vytvořen Kenem Thompsonem a Dennisem Ritchiem roku 1969 v Bell Laboratories, kde byl vyvíjen až do konce sedmdesátých let. Původně vycházel ze systému Multics, který však bych ve své době příliš komplikovaný a nedělal, co by dělat měl. Vývoj byl zrušen, ale Ken Thompson a Dennis Ritchie systém Multics zjednodušili, pojmenovali ho Unix a vytvořili programovací jazyk C. Unix si totiž vytvořili, aby mohli hrát svoji oblíbenou hru Space Travel…

V roce 1983 založil Richard Stallman projekt GNU (G NU“s Not Unix), který nyní poskytuje základní část většiny linuxových systémů. Cílem projektu GNU je vyvinout kompletní unixový operační systém složený výhradně ze svobodného softwaru. Začátkem 90. let byly v rámci projektu GNU vytvořeny a shromážděny všechny potřebné součásti – knihovny (především glibc-vrstva nízkoúrovňových knihoven, které programátoři nemusejí vytvářet znovu), překladač (GCC), textový editor (Emacs), shell (bash) a další software, ovšem kromě nejnižší úrovně, tedy jádra.

V roce 1990 začal projekt GNU vyvíjet své vlastní jádro jménem GNU Hurd (po upuštění od předchozího pokusu jménem Trix). Podle Thomase Bushnella, původního architekta Hurdu, bylo původním plánem přepracovat jádro BSD 4.4-Lite. V ohlédnutí po letech řekl: „Dnes mi je jasné, jaký by toto jádro mohlo mít úspěch, a že by svět byl dnes jiný“. Přesto se Stallman, kvůli špatné spolupráci programátorů z Kalifornské univerzity v Berkeley, rozhodl použít mikrojádro Mach (takové jádro má siče řadu koncepčních výhod vyplývajícíh z jeho jednoduchosti, ale nevýhodou je jeho pomalost, kvůli architektuře procesoru-jedná se o dobu přepínání mezi chráněnými režimy). Ale, jak se později ukázalo, vývoj byl nečekaně složitý a pokračoval velmi pomalu.

Linus Torvalds, tvůrce linuxového jádra

Mezitím v roce 1991 započal vývoj jiného jádra, které nakonec dostalo jméno „Linux“. Původně ho začal psát finský student helsinské univerzity Linus Torvalds jako svůj koníček. Torvalds vycházel z Minixu, což byl zjednodušený klon Unixu napsaný Andrewem Tanenbaumem pro účely výuky návrhu operačních systémů. Avšak Tanenbaum nikomu nedal svolení k úpravám svého systému, a tak Torvalds napsal vlastní náhradu Minixu pro procesor 386. Postupně se systém za pomoci dalších nadšenců rozšiřoval a rychle se stal nezávislým samostatně fungujícím operačním systémem. Poté se začal pomalu rozvíjet v celé jádro operačního systému určené pro systémy kompatibilní se standardem POSIX (normy pro definici toho, jak se má systém chovat, díky tomu je poměrně jednoduché portovat aplikace pro jiné systémy).

První verze linuxového jádra (0.01) byla vydána na Internetu 17. září 1991, další následovala v říjnu téhož roku. Od té doby se na tomto projektu podílely tisíce vývojářů z celého světa.

Tučňák Tux – symbol Linuxu (zkratka z Torvalds UniX)

Filosofie systému

Operační systém Unix (a nejen on) se znázorňuje jednotlivými vrstvami:

jádro (kernel)

knihovny

soubory funkcí po řešení opakujících se více či méně elementárních operac.

interpret příkazů (shell) 

slouží ke komunikaci systému s jedním či více uživateli, zpravidla pomocí příkazové řádky

aplikace (aplikační software)

nejrůznější programové vybavení, sloužící zejména jednak pro administraci (správu) vlastního systému, jednak pro vlastní užitečnou práci i neužitečnou práci

grafické uživatelské rozhraní

GUI, Graphic User Interface. S nástupem výkonnějších počítačů byla pro pohodlnější práci a pro zpracování grafických úloh vytvořena řada různých grafických prostředí. Nejznámější z nich je X Window System (1984) (neplést se známějšími Microsoft Windows – verse 1.0 z roku 1985).

Výhody Linuxu

Mezi výhody linuxu patří:

• Licence je kostruována tak, že kdokoliv může systém používat a kdokoliv může připrogramovat novou funkci programu a z toho těži potom všichni uživatelé.
• Linux vychází z Unixu a respektuje normy POSIX, tím pádem jsou pro linux dostupné všechny programy, které jsou podle těchto norem psány.
• Filozofie opensource programování vychází z omezených zdrojů a tak se zaměřila na maximální efektivitu programování. Z toho časem vyplynulo, že v Unixu vznikly sady relativně jednoduchých na jedné straně a zároveň na druhé straně stabililních programů, které po odladění chyb zůstávají dlouho funkční a není potřeba je dále vyvíjet (např. CVS-systém pro správu verzí, autor už je 20 let po smrti ale, program se používá, přestože zdrojový kód nikdo neupravuje, program funguje stále a to je důležité, dalším takovým příkladem je TEX [tech], sázecí systém, kde byl vývoj licencí znemožněn, protože vše, co je potřeba pro sazbu umí a nemá smysl ho zesložiťovat, nyní se provádějí pouze opravy chyb, vychází se z toho že vývoj typografie se ukončil cca v 16. století a od té doby se pouze používá, tak není potřeba typografické nástroje měnit).
• Nad operačním systémem se vytváří vrstva knihoven (v linuxu glibc), programátoři se nezabývají nízkoúrovňovými knihovnami. V případě používání balíčkovacího systému (udržuje přehled o veškerém nainstalovaném software a zabraňuje kolizím. Instaluje se přes program YaST – rpm, deb) linuxu jsou všechny kolize oznámeny a neinstalovány. To přispívá k větší funkčnosti systému. Kromě toho v linuxu nejsou knihovny v jednom adresáři, takže i tímto jsou kolize minimalizovány. Ovšem při instalaci tvz. „svatou trojicí“ (configure, make, make install) se dá napáchat chyb dost.
• Otevřený kód je psán zpravidla přehledně, protože jsou k tomu programátoři tlačeni. Kdokoliv má podle licence (GPL, BSD…) právo do kódu nahlédnout, a je v lidské přirozenosti ukázat na cizí chyby. Díky přehlednějšímu psaní se píše méně chyb, je potřeba méně to ladit a snadněji k tomu mohou přidávat každé funkce.
• Další výhodou otevřeného kódu je to, že v případě potřeby si jednotliví uživatelé mohou použít neudržovaný software. Např. mám starší kartu a Windows Vista na ní nejde. Na Linuxu může kdokoliv vyrobit z opensource ovladačů instalační balíky a ty potom může využít celá komunita uživatelů.
• V typické Linuxové distribuci, máme prakticky vše co pokrývá naši činnost, kromě toho je vše zdarma a nemusíte další programy kupovat.
• Důležitým faktorem je bezpečnost. Máme mnoho linuxových distribucí a každá má svoji bezpečnostní politiku. Tvůrce virů nemuže napsat jeden postup, jak se dostat do linuxových systémů. Není univerzálně transparentní. Výhodou také je používání opensource programů. Tyto programy jsou dostupné každému, a na světě se najde dostatek štouralů, kteří si zkontrolují jeho funkčnost, nebo jsou schopni zkontrolovat chybové stavy. Z toho vyplývá, že chyby se rychle odstaňují během hodin.

Nevýhody Linuxu

• Samozřejmě i Linux má své nevýhody:
• GPL licence – výhoda, ale i nevýhoda. Některé firmy nechtějí otevřít zdrojové kódy, jenže může docházet ke kolizím s GPL licencí.
• Jedna z největších je u skenerů, ale obecně co se týče ovladačů je spousta výrobců hardware i software, kteří s Linuxem prostě nekomunikují. Musíte tak často počkat, než komunita pracující na vývoji daný ovladač vytvoří.
• Po instalaci americké distribuce Linuxu (např. openSUSE, Fedora, Ubuntu) si většinou nepustíte hudbu nebo video, přícinou jsou licenční podmínky, které neumožňují do distribuce dát tyto kodeky. Není však problém je stáhnout, většinou vám jej program sám nabídne ke stažení.
• Mimo použití emulátorů nespustíte programy pro Windows v Linuxu.

Rozdíly mezi Linux a Windows

• V méně vyspělých zemích vede zpoplatňování software k oddělování skupin lidské společnosti. Ve vyspělejších zemích není takovým problémem cena. Ale představte si, že jste např. v Africe. Jedny legální Windows, tak mají i cenu několikaletého výdělku.
• Linux má jeden kořen, a další zařízení (tzv. svazky) se montují na patřičné místo např. /media/cd, ve Windows máme písmenka pro jednotlivé svazky

Distribuce openSUSE

OpenSUSE patří k distribucím určeným i pro začátečníky s Linuxem, ve které nemusíte používat konzoli. Po jednoduché instalaci se vám, v případě, že máte v počítači více nainstalovaných systémů, spustí před samotným systémem zavaděč grub, kde si můžete vybrat, jaký systém chcete spustit, případně jakou relaci linuxu chcete spustit.

Po načtení a přihlášení se do systému můžete začít využívat všech možností Linuxu. Většina běžně užívaných aplikací se vám na systém nainstaluje už v defaultní instalaci.

Dále si více přiblížíme právě některé ze zajímavých aplikací a také her pro Linux.

Aplikace a hry

Užitečné aplikace:

Hry:

Vybral jsem jen některé z her a programů dostupných pro Linux, ty o kterých se domnívam, že jsou nejvíce zajímavé pro širokou veřejnost. Další tisíce programů pro Linux se dá najít na internetu.

Aplikace z Windows

Pro běh aplikací z Windows je dnes k dispozici řada emulátorů. Některé z nich jsou založené na vytváření plnohodnotných virtuálních strojů. Jiné pouze překládají systémová volání, což jednak vede k mnohem efektivnějšímu běhu spouštěných aplikací a jednak k efektivnějšímu využití stávajícího hardwaru (například podpora 3D akcelerace u grafických karet). Existují implementace komerční i opensource, z nichž nejznámější je Wine.

Wine je emulátor Windows API, který se snaží, aby šly windows aplikace spouštět v Linuxu stejně, jako by byly nativními linuxovými aplikacemi. Podporováno je velké množství aplikací, přičemž Wine je k dispozici ve speciálních verzích „CrossOver Office“, která umožňuje spouštět MS Office a „XWine“ pro běh her (zejména vyžadujících DirectX).

3D desktop

Systém Windows Vista obsahuje v některých svých verzích 3D prostředí Aero. Není příliš užitečné, ale umí některé hezké efekty. U linuxového 3D prostředí Compiz-fusion byly naprogramovány rozsáhlé efekty s mnoha nastaveními, nechybí ani efekty jež jsou typické právě pro prostředí Aero. Navíc programátoři efektivně využili openGL možnosti, takže prostředí Compiz-fusion funguje i na značně pomalejších počítačích než Aero.

Pro srovnání uvádím tabulku v nichž je napsána sestava na které fungují jednotlivá prostředí:

Z tabulky je zřejmé, že Compiz-fusion je o dost méně náročný na hardware počítače.

Možná, že k hardwarovým nárokům na pc přispívá i to, že programátoři Compiz-fusion pracují na pomalejších počítačích než lépe hardwarově podporovaní programátoři Microsoftu.

Podle článku[6] na pctuning.cz je těžké posoudit, zda Compiz-fusion zpomaluje nebo zrychluje systém. Měřit vliv Compiz-fusion na celkový výkon pročítače je skoro nemožné. Ulehčuje, ale zatížení procesoru.

Ve vývoji je prostředí Plasma, mělo by obsahovat kompletní 3D desktop integrovaný rovnou v prostředí KDE. K tomu má být výkonější a s postupem času určitě i stabilnější než Compiz-fusion.

V současné době vyvíjený Compiz-fusion umí spoustu věcí, mnohem více, než třeba Aero od Microsoftu. Můžete mít například k dispozici 3D „krychli“ či jiný útvar (nebo jste uvnitř krychle), záleží na vašem nastavení pracovních ploch, anebo jiné varianty jako více ploch které na sebe navazují, u všeho je k dispozici spousta možností nastavení. Od průhlednosti, přes rychlost přesunu, až k rozmáznutí oken atd. Toto jsou spíše jen věci vzhledové, které nezvyšují praktičnost (ale většinou ji ani ji nesnižují).

Za hlavní výhody tohoto prostředí považuji:

• možnost jakkoliv velkého zvětšení vyznačené části plochy
• možnost kreslení na plochu
• seřazení všech oken
• lepší přepínání oken
• oboustranná okna
• možnost udělat z kteréhokoliv okna negativ, to se hodí například při čtení bílých webových stránek v noci, kdy nechcete být oslňováni bílou barvou
• a v neposlední řadě možnost ke všemu přidružit zkratky podle svého gusta

Mezi další prvky patří například možnost udělat screenshot z vybrané části plochy (žádné vkládání do malování a ukládání ve formátu bmp),efekty při zavírání/minimalizování/maximalizování oken, shoření okna, dekorace oken, plastické natahování oken, psaní ohněm a průhlednost oken, efekt deště, plavání delfínů v „krychli“, samozřejmostí je také možnost aktivovat si stejné přepínání oken jako u nových Windows Vista.

Konzole a jak s ní?

Klasickým strašákem uživatelů Windows je textová konzole. Konzole se považuje za špičková nástroj fajnšmekrů, ale pro obyčejného uživatele není práce s ní nutná.

Linux v defaultním nastavení 6 textových konzolí a jednu grafickou, která je vlastně grafickým uživatelským rozhraním, jako například Windows. Pokud potřebujeme, můžeme vytvořit v rámci grafické konzole další textové konzole. Na konzoli lze provádět řadu funkcí, o kterých se uživatelům DOSu může jen zdát, a proto se používá jako strašák uživatelů Windows.

V konzoli je možné jednoduše vytvořit i relativně složité a výkonné operace.

Základní příkazy

Rozdíl oproti Windows je v označování adresářů:

• ve Windows se píše tzv. obrácené lomítko
• v linuxu se píše „normální“ lomítko /

Příklad démona:

Soubor /etc/crontab spouští pomocí démona (=neběžící program v paměti) cron jednotlivé příkazy, například viz níže: v 6 hodin, 0 minut, všechny dny v měsíci, měsíce, ve všechny dny v týdnu se spouští uživatelem root (administrátor) soubor /usr/sbin/ntpdate, slouží ke srovnávání času, podle internetové adresy tik.cesnet.cz.

Obsah souboru /etc/crontab: #minuta hodina den mesic den_v_t
#m   h   d   m dvt   uziv   prikaz

# cas
0  6  *  *  *   root  /usr/sbin/ntpdate tik.cesnet.cz

YaST

Centrální konfigurační nástroj. Nastavuje se tam, jak balíčkovací systém pro správu nainstalovaného software, online aktualizace, repozitaře software, nastavení ovladačů, hardware, rozdělení disků, spouštění zavaděče. Zkrátka všechny důležité věci v systému.

Yast funguje v textovém i grafickém prostředí.

Oracle se podílí na vývoji YaST, který používá systém openSUSE.

Linuxové distribuce

OpenSuSE

Velice přátelská Linuxová distribuce, vyznačující se zejména velice dobrou kompatabilitou s nejrůznějším hardware. Pro začínající je takřka ideální. Oproti Ubuntu obsahuje minimum bugů a alespoň ty základní věci zde fungují velmi dobře. Má také dobrou dokumentační online podporu a slušné fórum. Další výhodou je centrální konfigurační nástroj Yast, který se často hodí. Její hlavní nevýhodou je svérázné řešení závislostí sdílených knihoven.

Za openSUSE stojí firma Novell, která patří mezi největší firmy softwarového průmyslu.

Ubuntu

Poslední dobou velmi oblíbená linuxová distribuce. Mezi výhody patří velice krátké reakční časy na nový software a také poměrně živá komunita s dobrou dokumentací a fórem. Mezi nevýhody patří mnoho drobných chybek a otravných jevů.

Gentoo

Vynikající distribuce, o které lze říci jediné: specifická při instalaci, protože instalace je ze zdrojových textů.

Debian

Od této distribuce je odvozeno Ubuntu. Velice mocná distribuce vyžadující zkušenějšího uživatele, ale při zadání „install-task“ jako Desktop systém se Vám nainstaluje velice slušně.

Fedora

Dobrá distribuce, pro lidi zajímající se o programování. U Fedory není zcela dokonalá česká lokalizace. Svým postavením je podobná openSUSE, stojí za ní firma Red Hat.

Mandriva

Distribuce zaměřená na snadnost instalace a použití. Vyznačuje se množstvím nástrojů na snadnou konfiguraci systému. Její odlišností od jiných Linux systémů je to, že své balíčky postavené na bázi RPM kompiluje pro procesory třídy Pentium a vyšší.

Podíl Linuxu na trhu

Za své dlouhé působení Linux získal mnoho přiznivců a významné místo na trhu operačních systémů. Zatím je rozšířený zejména na internetových a intranetových serverech a v oblasti vysoce výkonných výpočetních stanic (v žebříčku 500 největších superpočítačů zaujímá podíl 74,4% procenta, Linux je nasazen i na jednoznačně nejvýkonnějším superpočítači BlueGene).

V posledních letech se Linux pozvolna rozšiřuje i do firemní sféry a na domácí počítače, ale jeho podíl je stále jen kolem 1,2%. I tak za poslední rok vzrostlo používání Linuxu na desktopech o 40%.

Přestože zvládá prakticky všechny činnosti od počítače očekávané a mezi jeho přednosti patří bezpečnost, nízká cena a flexibilita, rozšíření stále brání zejména velké množství aplikací dostupných pouze pod Windows (zvláště her) a nejistá podpora spuštění těchto konkrétních aplikací pod Linuxem.

Oproti světě Windows hospodaří Linux s jednou setinou peněz (cca 600 mil $), a přesto drží s Windows krok, v mnoha věcech je před ním.

I nadále se očekává se nárust linuxu na trhu. A k nárustu by mohl příspět i notebook Eee od Asusu nebo OLPC.

Asus vydal notebook Eee, který patří k nejmenším notebookům na světě s nainstalovaným systémem Xandros, což je jedna z linuxových distribucí.

OLPC je zkratkou názvu One Laptop Per Child, projektu, jehož cílem je poskytovat vládám v rozvojových zemích levné notebooky, na kterých se mohou ve školách i doma učit tamní děti. Výrobek se dostane i na běžný trh – zde bude mít zákazník možnost zaplatit dvojnásobnou částku: jeden výrobek si koupí pro sebe a druhý bude darován těm, kteří si jej nemohou dovolit.

Tyto notebooky, které jsou známy také jako „stodolarové“ (ačkoliv je v současnosti cena dvojnásobná), jsou typické svou zelenou barvou a klikou, pomocí které je možné vyrábět energii pro zařízení v případě nedostupnosti elektrické sítě. Notebooky vynikají nízkou spotřebou, ale také svým speciálním linuxovým grafickým rozhraním, které je uzpůsobené pro děti.

Seznam použité literatury

• Wikipedia – otevřená encyklopedie [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://cs.wikipedia.org
• Základní příkazy v OS Linux [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://richvasoft.webz.cz/view.php?cisloclanku=200303040
• Co je to Linux? Díl 5. – shell, textové a grafická konzole – Webmagazín Net-mag.cz [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://linux.net-mag.cz/?action=art&num=478
• OpenOffice.org | Oficiální portál pro uživatele OpenOffice.org [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://www.openoffice.cz
• Jak na Linux? – Pár rad začátečníkům pro přežití [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://forum.ubuntu.cz/index.php?topic=10430.0;wap2
• Compiz-fusion – instalace, ladění a vliv na výkon – PCTuning [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://www.pctuning.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=9881&Itemid=42&limit=1&
  limitstart=3
• olpc – výkladový slovník [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://www.abclinuxu.cz/slovnik/olpc
• abclinuxu – Linux na stříbrném podnose [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://www.abclinuxu.cz
• Root.cz – Linux, opensource a free software [on-line]. [cit. 16.12.2007]. Dostupné na internetu: http://www.root.cz

Jan Václavík

Vystudoval jsem ČVUT FIT a pracuji v Trezoru, kde pracuji jako Software enginner. Kromě toho ve volném čase tvořím open-source platformu pro otevřené lezecké průvodce openclimbing.org na bázi OpenStreetMap a Wikimedia. Na Twitteru mě najdete jako @janvaclavik.